Las «plantas centinela» especialmente etiquetadas pronto podrían proporcionar una advertencia temprana sobre problemas en los cultivos, como daños por insectos o infecciones bacterianas. Estas plantas utilizarían dos sensores «brillantes» que reaccionan a los compuestos relacionados con el estrés en las hojas.
Cuando las plantas están sometidas a estrés, sus hojas producen sustancias químicas conocidas como moléculas de señalización que desencadenan sus respuestas adaptativas. Si los insectos se comen una planta, por ejemplo, sus hojas pueden producir una molécula de señalización que hace que el resto de la planta produzca una sustancia química que repele a los insectos.
Dos de las moléculas de señalización más utilizadas son el peróxido de hidrógeno y el ácido salicílico.
Hace cuatro años, el profesor Michael Strano y sus colegas del MIT crearon un sensor integrado en la hoja que emite fluorescencia en presencia de peróxido de hidrógeno. El «sensor» en realidad consiste en una multitud de nanotubos de carbono de pared simple, cada uno envuelto en una hebra de ADN sintético conocido como oligómero.
Cuando una solución portadora que contiene estos nanosensores de «reconocimiento molecular en fase corona» (CoPhMoRe) se aplica a la parte inferior de una hoja, los pequeños objetos se abren paso a través de minúsculas aberturas en la superficie de la hoja llamadas estomas. Los nanosensores terminan en el mesófilo, que es la capa interna de la hoja en la que ocurre la mayor parte de la fotosíntesis.
Cuando posteriormente se produce peróxido de hidrógeno en esa capa, se une a los nanosensores, provocando que emitan fluorescencia. Esa fluorescencia se puede detectar fácilmente mediante una cámara de infrarrojos.
Si bien la producción de peróxido de hidrógeno por sí sola puede indicar la presencia de ciertos factores estresantes en las plantas, poder detectar también el ácido salicílico sería aún más útil. Con ese hecho en mente, el equipo de Strano ha alterado la estructura del oligómero utilizado en la tecnología, creando un segundo tipo de nanosensor CoPhMoRe que emite fluorescencia al unirse con ácido salicílico. en cambio de peróxido de hidrógeno.
En pruebas de laboratorio realizadas en plantas pak choi (también conocidas como bok choi), se aplicaron soluciones que contenían dos tipos diferentes de nanosensores a diferentes partes de la misma hoja. Luego, esas plantas fueron sometidas a factores estresantes como luz brillante, calor, infecciones bacterianas y picaduras de insectos.
Se descubrió que los primeros tres de estos factores estresantes dieron como resultado la producción de peróxido de hidrógeno en cuestión de minutos, seguido de la producción de ácido salicílico en algún momento dentro de un período de dos horas. El exacto Sin embargo, el tiempo que tardó en aparecer el ácido salicílico varió de manera constante según el tipo de factor estresante.
Esto significa que si una planta mejorada con CoPhMoRe fuera monitoreada constantemente por una cámara infrarroja, los agricultores podrían saber si está experimentando las primeras etapas de luz, calor o estrés bacteriano en función del tiempo transcurrido entre sus hojas que inicialmente producen peróxido de hidrógeno y luego produciendo ácido salicílico.
Si solo Si se produjera peróxido de hidrógeno, eso significaría que las picaduras de insectos serían las culpables. Y, por supuesto, si no se produjera ninguna de las moléculas de señalización, eso significaría que a las plantas les estaba yendo bien.
«Estos dos sensores juntos pueden decirle al usuario exactamente qué tipo de estrés está experimentando la planta. Dentro de la planta, en tiempo real, se producen cambios químicos que suben y bajan, y cada uno sirve como una huella digital de un estrés diferente», dice Profe. Extranjero. «Estamos incorporando esta tecnología en diagnósticos que pueden brindar a los agricultores información en tiempo real mucho más rápido que cualquier otro sensor, y lo suficientemente rápido como para que puedan intervenir».
Recientemente se publicó un artículo sobre el estudio en la revista Comunicaciones de la naturaleza.
Fuente: CON